назад

Тема урока: Простые механизмы. Рычаг

Цель урока: ввести понятие «простой механизм»; выяснить условие равновесия рычага.

Оборудование: штатив; набор грузов; рычаги; блоки; динамометр.

Демонстрации: опыт по рис, 49 учебника.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение пройденного.

При проверке домашнего задания обратите внимание на правильное по­нимание мощности механизма.

Предложите ученикам ряд утверждений, спросите, какие, по их мнению, являются верными:

-       Мощность характеризует быстроту выполнения работы.

-       Мощность показывает,  какая работа производится в единицу времени.

-       Мощность определяется работой и временем, за которое эта ра­бота была совершена.

-       Чем меньше работа, выполняемая за одну секунду, тем меньшеразвивается мощность.

-       Чем меньше работа, выполняемая за определенный отрезок вре­мени, тем меньше развивается мощность.

-       Чем больше затрачивается времени на выполнение определенной, тем меньше развивается мощность.

П. Новый материал - лекция учителя.

Переходя к изложению основного материала, следует отметить, что фи­зические возможности человека ограничены, поэтому с давних времен че­ловек часто использовал устройства, которые способны преобразовать силу человека в значительно большую силу.

Среди простых механизмов выделяют рычаг и его разновидности - блок, ворот; и наклонную плоскость и ее виды - клин, винт.

Рычаг - твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. На практике роль рычага могут играть стержень, доска, лом и другие предметы.

Различают два вида рычагов:

У рычага 1-го рода точка опоры располагается между линиями дейст­вия приложенных сил (см. рис. 47 учебника), а у рычага 2-го рода она рас­полагается по одну сторону от них (рис. 48 учебника).

Рычаг позволяет получить выигрыш в силе. В III в.д.н.э. Архимед открыл правило, по которому находят этот выигрыш в силе.

Пусть на рычаге сила справа в 2 раза больше силы слева. Чтобы мень­шей силой уравновесить большую, нужно увеличить расстояние от точки опоры до линии действия меньшей силы (см. рис. 49 учебника).

Под плечом силы l понимают расстояние от линии действия силы до точки опоры.

На опыте мы убеждаемся, что если плечо l₂, будет в 2 раза меньше l₂, то рычаг будет находиться в равновесии.

Выигрыш в силе получаемый с помощью рычага определяется отноше­нием плеч приложенных сил. Это - правило моментов.

Для условия равновесия имеем:
 

Согласно (1) рычаг находится в равновесии, если отношение сил обрат­но пропорционально отношению плеч сил.

Теоретически, согласно (1) можно получить сколь угодно большой вы­игрыш в силе, но в реальности этого не бывает. Длина большего плеча ог­раничена, рычаг имеет определенный вес и т.д.

Многие области человеческой деятельности не обходятся без примене­ния рычага. Это - строительство, конструкции отдельных устройств и ме­ханизмов (ножницы, весы и т.д.).

III.  Демонстрация работы рычагов.

В заключение следует провести демонстрации работы рычагов, наклон­ных плоскостей, различных блоков.

IV. Домашнее задание: §20; вопросы к параграфу; задачи №№ 734-738.
Задачи повышенной трудности:

1.   На концах рычага действуют силы 2 H и 18 H. Длина рычага 1 м. Где находится точка опоры, если рычаг в равновесии?

2.   Стержень, на одном конце которого подвешен груз весом 120 H, нахо­дится в равновесии в горизонтальном положении, если его подпереть на расстоянии 1/5 длины стержня от груза. Чему равен вес стержня?

V. Домашние опыты: изучение равновесия рычага

1.    Возьмите карандаш, линейку и три-четыре одинаковые стирательные резинки.

2.    Положите линейку на карандаш так, чтобы она опиралась точно посе­редине и лежала горизонтально.

3.    Положите на расстоянии 10см от карандаша резинку. Убедитесь, что для равновесия линейки, вторую резинку нужно положить также на рас­стоянии 10см по другую сторону от карандаша.

4.    На одну из резинок положите еще одну. Убедитесь, что для равнове­сия линейки, теперь необходимо вдвое уменьшить расстояние этих двух резинок до карандаша.

Дополнительный материал к уроку

Архимед (около 287-212 г. до н.э.)

Величайший математик, физик и инженер древности. Архимед вычис­лил объем и площадь поверхности шара и его частей, цилиндра и тел, обра­зованных вращением эллипса, гиперболы и параболы. Он впервые со зна­чительной точностью вычислил отношение длины окружности к ее диаметру.

Архимед был не только математиком и физиком, он был и одним из крупнейших инженеров своего времени. В механике им были установлены законы рычага, условия плавания тел («закон Архимеда»), законы сложе­ния параллельных сил.

Архимед изобрел машину «улитку» для полива полей и водоподъемный винт (сегодня его можно встретить в современных мясорубках). Архимед предложил использовать системы рычагов и блоков для поднятия больших грузов, изобрел военные метательные машины, успешно действовавшие во время осады его родного города Сиракуз.

Рычаг Архимеда

Может ли человек удержать на весу 100 тонн, можно ли рукой расплющить железо, может ли ребенок оказать противодействие силачу? Да, мо­гут.

Автомашину массой в несколько тонн шофер легко приподнимает при помощи домкрата. Домкрат - это тот же рычаг, который дает выигрыш в силе примерно в 40-50 раз. Ножницы, плоскогубцы, клещи, кусачки и мно­гие другие инструменты - все это рычаги.

Сдвигая колечки ножниц или ручки кусачек, взрослый человек действу­ет обычно с силой в 40-50 H. Так как одно плечо может превысить другое раз в 20, то оказывается, что мы способны «вгрызаться в металл» с силой в 1000 H. И это при помощи столь несложного инструмента!

Утверждают, что великий ученый Архимед как-то писал сиракузскому царю Гиерону: «Если бы была другая Земля, я перешел бы на нее и сдвинул бы нашу Землю».

Но давайте пофантазируем: предположим, что великий Архимед полу­чил заветную точку опоры и построил крепчайший рычаг. Масса Земли равна 6-10²⁴/сг, средний человек поднимает штангу в 60кг, тогда, чтобы сдвинуть Землю всего на 1мм, Архимеду пришлось бы проделать путь 10¹⁷ ! Этот анекдотический пример показывает масштабы «проигрыша i пути» при работе рычага